JPH1126475A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1126475A
JPH1126475A JP9180088A JP18008897A JPH1126475A JP H1126475 A JPH1126475 A JP H1126475A JP 9180088 A JP9180088 A JP 9180088A JP 18008897 A JP18008897 A JP 18008897A JP H1126475 A JPH1126475 A JP H1126475A
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film
metal film
photoresist
glass film
semiconductor device
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直喜 佐倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce gate resistance and improve Schottky characteristic in a field effect transistor, fabricated according to a gate-forming process in a lift-off method. SOLUTION: A resist pattern is formed on a semiconductor substrate and a coating glass film is coated on it, and after baking, the resist pattern is removed by lifting-off, and a reverse taper opening pattern is formed. Then, after a Schottky metal film 6, a barrier metal film 7, and a low-resistance metal film 8 are successively formed on the baked coating glass film, a coating glass film 4 is removed by means of a HF aqueous solution to form a gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に電解効果トランジスタの電極形成に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to the formation of an electrode for a field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、GaAsFETのゲート電極
を形成する工程においては、レジスト開口パターンを利
用した蒸着リフトオフ法が用いられている。例えば特開
平5−29213に記載されている従来の形成工程につ
いて図面を参照して説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a process of forming a gate electrode of a GaAs FET, a vapor deposition lift-off method using a resist opening pattern has been used. For example, a conventional forming process described in JP-A-5-29213 will be described with reference to the drawings.

【0003】図5は、従来の半導体装置におけるゲート
電極の製造方法の一例を示す工程図である。ます、図5
(a)に示すように、半絶縁性基板51上に動作層52
を形成する。その後、レジスト膜53を塗布し、UV光
もしくは、電子線による露光を行い、現像して、逆テー
パー形状の側壁を持つ開口パターンを得る。
FIG. 5 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a gate electrode in a conventional semiconductor device. First, FIG.
As shown in (a), an operation layer 52 is provided on a semi-insulating substrate 51.
To form Thereafter, a resist film 53 is applied, exposed by UV light or an electron beam, and developed to obtain an opening pattern having an inversely tapered side wall.

【0004】次に、図5(b)に示すように、レジスト
膜53をマスクとして、リン酸系のエッチング液により
動作層52のエッチングを行い、動作層を適当な厚さに
調節する。次に、Al等のショットキー金属膜54をレ
ジスト膜53上から基板全面に蒸着する。次に、レジス
ト膜53上の不要ゲート金属膜54を、有機溶媒中でレ
ジスト膜53を溶解させるリフトオフ法により除去し
て、図5(c)に示すようなゲート電極56が得られ
る。
Next, as shown in FIG. 5B, the operation layer 52 is etched with a phosphoric acid-based etchant using the resist film 53 as a mask to adjust the operation layer to an appropriate thickness. Next, a Schottky metal film 54 of Al or the like is deposited on the entire surface of the substrate from above the resist film 53. Next, the unnecessary gate metal film 54 on the resist film 53 is removed by a lift-off method of dissolving the resist film 53 in an organic solvent, and a gate electrode 56 as shown in FIG. 5C is obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法で
は、レジストパターンをマスクにして、A1ゲート金属
をリフトオフしてゲート電極を作る場合、レジスト膜か
らのガス放出によりショットキー界面が汚染されて特性
が悪化する問題がある。
In the above-mentioned conventional method, when the gate electrode is formed by lifting off the A1 gate metal using the resist pattern as a mask, the Schottky interface is contaminated by outgassing from the resist film. There is a problem that characteristics are deteriorated.

【0006】また、金属膜成膜時の基板温度上昇により
レジストパターンの開口寸法が広がるといった変形が起
こるため、複数の金属膜を順次積層すると上層の金属膜
が側面からこぼれて基板に直接付着するという問題があ
る。
In addition, since the opening of the resist pattern is increased due to the rise in the substrate temperature when the metal film is formed, when a plurality of metal films are sequentially laminated, the upper metal film spills from the side surface and directly adheres to the substrate. There is a problem.

【0007】さらに、高融点金属膜を成膜すると、過度
の温度上昇のためレジスト膜が焼き付いてリフトオフ時
に除去できない。そのため、電極に使用できる金属種が
制限される。
Further, when a high melting point metal film is formed, the resist film is burned due to an excessive rise in temperature and cannot be removed at the time of lift-off. Therefore, the kind of metal that can be used for the electrode is limited.

【0008】本発明は上記従来技術の問題点を解消し
て、さらに (イ)ゲート電極の性能向上、即ち、FETの動作速度
の高速化のため、ゲート電極の微細化を行う。 (ロ)ゲート電極の信頼性向上、即ち高融点の金属をゲ
ート電極に使用できるようにして、FETの信頼性を向
上させる。 (ハ)生産性向上、即ち、高融点の金属をゲート電極に
用いて、以降の工程への高温プロセスの導入を可能とす
ることにより、プロセス選択の自由度を上げて生産性を
向上させることを課題として検討した。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and further (a) miniaturizes the gate electrode in order to improve the performance of the gate electrode, that is, to increase the operation speed of the FET. (B) Improving the reliability of the gate electrode, that is, improving the reliability of the FET by using a metal having a high melting point for the gate electrode. (C) Productivity improvement, that is, by using a metal having a high melting point for a gate electrode to enable introduction of a high-temperature process in subsequent steps, thereby increasing the degree of freedom in process selection and improving productivity. Was considered as an issue.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは上記の改
良を目的として鋭意検討を行い本発明に到達した。即
ち、本発明は、FETの動作速度の高速化のため、ゲー
ト電極の微細化を行と、ゲート断面積が減少してゲート
抵抗が増大しFETの特性が劣化することを、低抵抗金
属膜を含んだ積層構造による防ぐことを可能にした。ま
た高融点の金属をゲート電極に用いることを可能にし
て、FETの信頼性を向上させた。また積層した低抵抗
金属がGaAs界面から拡散して、ショットキー特性を
悪化させることを防ぎ、FETの信頼性を向上させた。
また、高融点の金属をゲート電極に用いることで、以降
の工程への高温プロセスの導入を可能とすることによ
り、プロセス選択の自由度を上げて生産性を向上させる
ことを可能とした。
Means for Solving the Problems The inventors of the present application have made intensive studies for the purpose of the above-mentioned improvement and have arrived at the present invention. That is, according to the present invention, in order to increase the operation speed of the FET, the gate electrode is miniaturized to reduce the gate cross-sectional area, increase the gate resistance, and degrade the FET characteristics. It is possible to prevent by the laminated structure including. In addition, a metal having a high melting point can be used for the gate electrode, thereby improving the reliability of the FET. Further, the laminated low-resistance metal is prevented from diffusing from the GaAs interface and deteriorating the Schottky characteristics, thereby improving the reliability of the FET.
In addition, by using a metal having a high melting point for the gate electrode, it is possible to introduce a high-temperature process into the subsequent steps, thereby increasing the degree of freedom of process selection and improving productivity.

【0010】本発明は以下の発明および実施態様を包含
する。
The present invention includes the following inventions and embodiments.

【0011】 半導体装置の製造方法において、
(1)半絶縁性基板上に動作層を形成する工程と、
(2)フォトレジストによりパターンを形成する工程
と、(3)塗布ガラスを前記フォトレジストパターンよ
り薄い膜厚で塗布し、ベークする工程と、(4)リフト
オフにより前記フォトレジストを除去して逆テーパー状
の開口パターンを得る工程と、(5)塗布ガラスを焼成
する工程と、(6)複数層の金属膜を成膜する工程と、
(7)リフトオフにより前記塗布ガラス膜および塗布ガ
ラス膜上の全属膜を除去する工程、とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
In the method for manufacturing a semiconductor device,
(1) forming an operation layer on a semi-insulating substrate;
(2) a step of forming a pattern with a photoresist, (3) a step of applying a coating glass with a thickness smaller than that of the photoresist pattern and baking, and (4) removing the photoresist by lift-off and reverse taper. (5) a step of baking the coated glass, (6) a step of forming a plurality of metal films,
(7) a step of removing the coated glass film and all films on the coated glass film by lift-off.

【0012】 記載の半導体装置の製造方法におい
て、(3)塗布ガラスを前記フォトレジストパターンよ
り薄い膜厚で塗布し、ベークする工程の後に、さらに、
(3’)前記塗布ガラスをエッチングする工程を追加
し、工程(4)以降を同様に行うことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
[0012] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above, (3) after applying the coated glass to a thickness smaller than the photoresist pattern and baking,
(3 ′) A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by adding a step of etching the applied glass and performing the steps (4) and subsequent steps in a similar manner.

【0013】 半導体装置が電解効果トランジスタで
あるまたは記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the above or the above, wherein the semiconductor device is a field effect transistor.

【0014】[0014]

【作用】本発明では順テーパー状の断面形状を持つレジ
ストパターンを形成した後、塗布ガラスを塗布しレジス
トを除去することにより、逆テーパー状の断面形状を持
っ開口パターンを形成することができる。この開口パタ
ーンを持つ塗布ガラス膜を用いるため、ゲート電極金属
を成膜する時にはフォトレジスト膜は既に除去されてい
るので昇温により、有機樹脂の分解に起因するガス放出
が無く、パターンの変形も生じない。
According to the present invention, an opening pattern having a reverse tapered cross-sectional shape can be formed by forming a resist pattern having a forward tapered cross-sectional shape, then applying a coating glass and removing the resist. Since the coated glass film with this opening pattern is used, the photoresist film has already been removed when the gate electrode metal is formed, so there is no outgassing due to decomposition of the organic resin due to temperature rise, and the pattern is not deformed. Does not occur.

【0015】そのため、ショットキー界面の汚染による
FET特性の悪化を防ぐことができる。また、ゲート電
極金属の成膜時の温度上限余裕が広がり、ゲート電極と
してW、MO、Pt等の高融点金属を用いることが可能
となる。その結果、FETの信頼性が向上する。また、
グート形成後の工程における温度上限余裕が広がるた
め、使用可能な工程の自由度が高まり生産性が向上す
る。
Therefore, deterioration of FET characteristics due to contamination of the Schottky interface can be prevented. Further, the upper limit of the temperature at the time of forming the gate electrode metal is increased, and a high melting point metal such as W, MO, and Pt can be used as the gate electrode. As a result, the reliability of the FET is improved. Also,
Since the upper limit of the temperature in the step after the formation of the gout is increased, the degree of freedom of the usable steps is increased, and the productivity is improved.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態は、図
1(a)に示すように、半絶縁性基板上1に動作層2を
形成した上に、ポジ型のフォトレジスト膜3を塗布し、
UV光により露光し、現像してライン状のレジストパタ
ーンを形成する。また、ネガ型のフォトレジスト膜3を
用いても良く、この場合には、露光に電子線等を用い
る。ここで、レジストパターンの断面形状は、順テーパ
ー状の側壁を持つことが必要である。テーパー角は45
゜〜80゜が良く、線幅が底部で0.2μm程度の時、
フォトレジスト膜3の膜厚は300nm程度以上が望ま
しいが、アスペクト比とテーパー角により制限される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1A, an active layer 2 is formed on a semi-insulating substrate 1 and a positive photoresist film is formed. Apply 3 and
Exposure is performed with UV light and development is performed to form a line-shaped resist pattern. Further, a negative type photoresist film 3 may be used. In this case, an electron beam or the like is used for exposure. Here, the cross-sectional shape of the resist pattern needs to have a forward tapered side wall. The taper angle is 45
When the line width is about 0.2 μm at the bottom,
The thickness of the photoresist film 3 is desirably about 300 nm or more, but is limited by the aspect ratio and the taper angle.

【0017】次に、塗布ガラス膜4(SOG)を塗布し
た後、ベークを行う。塗布ガラス膜4の膜厚は、後でフ
ォトレジスト膜を除去できるようにフォトレジスト膜3
の膜厚よりも薄い必要があり、例えば、フォトレジスト
膜3の膜厚が300nmのとき、塗布ガラス膜4の膜厚
は280nm以下にするのがよい。
Next, after coating the coated glass film 4 (SOG), baking is performed. The thickness of the coating glass film 4 is set so that the photoresist film can be removed later.
It is necessary that the thickness of the coating glass film 4 be 280 nm or less, for example, when the thickness of the photoresist film 3 is 300 nm.

【0018】ベークは、90℃〜180℃程度の温度で
行い、塗布ガラス膜4中の溶媒を揮発させる。このべー
ク温度の上限は、フォトレジスト膜3のガラス転移点温
度またはガス放出による質量減少開始温度等により表さ
れる耐熱温度により制限される。
The baking is performed at a temperature of about 90 ° C. to 180 ° C. to evaporate the solvent in the coated glass film 4. The upper limit of the bake temperature is limited by the heat-resistant temperature represented by the glass transition temperature of the photoresist film 3 or the temperature at which mass loss due to gas release starts.

【0019】次に、図1(b)のようにフォトレジスト
膜3の上部の角の部分は、塗布ガラス膜4の平担化効果
のため非常に薄くなっており、有機溶媒等に浸すことに
より、この部分よりフォトレジスト膜3のみを選択的に
溶解させて、容易にフォトレジスト膜3およびフォトレ
ジスト膜3上の塗布ガラス膜4をリフトオフ除去するこ
とができる。その結果、図1(c)に示すような塗布ガ
ラス膜3上の逆テーパー形状の開口パターンを得る。
Next, as shown in FIG. 1B, the upper corner portion of the photoresist film 3 is extremely thin due to the flattening effect of the coating glass film 4, and is immersed in an organic solvent or the like. Thus, only the photoresist film 3 is selectively dissolved from this portion, and the photoresist film 3 and the coated glass film 4 on the photoresist film 3 can be easily lifted off. As a result, an inverted tapered opening pattern on the coated glass film 3 as shown in FIG. 1C is obtained.

【0020】その後、300℃〜600℃程度の温度で
塗布ガラス膜3の焼成を行う。この焼成温度は、後述す
る金属膜の成膜時基板温度より高い必要がある。
Thereafter, the coated glass film 3 is fired at a temperature of about 300 ° C. to 600 ° C. This firing temperature needs to be higher than the substrate temperature at the time of forming a metal film described later.

【0021】次に、塗布ガラス膜4をマスクとして、リ
ン酸系のエッチング液によりウェットエッチングして、
適当な深さのリセス段差5を形成する。リセス段差5の
深さは、例えば、動作層2の厚さ200nmに対して、
100nm程度となる。その後、ショットキー金属膜
6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8を順次被着する。
これらの金属膜の成膜には、蒸着法を用いるかまたは、
コリメーター等により直進性を高めたスパッタ法を用い
る。
Next, wet etching is performed with a phosphoric acid-based etchant using the coated glass film 4 as a mask.
A recess 5 having an appropriate depth is formed. The depth of the recess 5 is, for example, 200 nm in thickness of the operating layer 2.
It is about 100 nm. Thereafter, a Schottky metal film 6, a barrier metal film 7, and a low resistance metal film 8 are sequentially deposited.
For the formation of these metal films, a vapor deposition method is used, or
A sputtering method in which the straightness is improved by a collimator or the like is used.

【0022】ここで、フオトレジスト膜3上に堆積した
金属膜と、開口パターン内に堆積した金属膜が接触しな
いように、金属膜の合計膜厚が、塗布ガラス膜4の膜厚
を越えないようにする必要がある。また、各金属膜は、
ガラス膜を除去するために使用するHF水溶液に対して
不溶であることが必要であり、例えばショットキー金属
膜6にはMO、W等の金属またはそれらのSi化物、バ
リア金属膜7にはPt等、低抵抗金属膜8には、Λu等
を用いるのが良い。
Here, the total thickness of the metal film does not exceed the thickness of the coating glass film 4 so that the metal film deposited on the photoresist film 3 does not come into contact with the metal film deposited in the opening pattern. You need to do that. Also, each metal film is
It must be insoluble in an aqueous HF solution used to remove the glass film. For example, a metal such as MO or W or a silicide thereof is used for the Schottky metal film 6, and Pt is used for the barrier metal film 7. For the low resistance metal film 8, it is preferable to use Λu or the like.

【0023】次に、塗布ガラス膜4を選択的にウェット
エッチングして、塗布ガラス膜4上のショットキー金属
膜6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8をリフトオフ除
去することにより、図1(e)に示すように、ゲート電
極9を得る。
Next, the coated glass film 4 is selectively wet-etched, and the Schottky metal film 6, the barrier metal film 7, and the low-resistance metal film 8 on the coated glass film 4 are removed by lift-off. As shown in (e), a gate electrode 9 is obtained.

【0024】次に、本発明の第2の実施の形態は、図3
(a)に示すように、半絶縁性基板上31に動作層32
を形成した上に、ポジ型のフォトレジスト膜33を塗布
し、UV光により露光し、現像してライン状のレジスト
パターンを形成する。また、ネガ型のフォトレジスト膜
33を用いても良く、この場合には、露光に電子線等を
用いる。ここで、レジストパターンの断面形状は、順テ
ーパー状の側壁を持っことが必要である。テーパー角は
45゜〜80゜が良く、線幅が底部で0.2μm程度の
時、フォトレジスト膜33の膜厚は300nm程度以上
が望ましいが、アスペクト比とテーパー角により制限さ
れる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in (a), an operation layer 32 is provided on a semi-insulating substrate 31.
Is formed, a positive photoresist film 33 is applied, exposed by UV light, and developed to form a line-shaped resist pattern. Further, a negative photoresist film 33 may be used. In this case, an electron beam or the like is used for exposure. Here, the cross-sectional shape of the resist pattern needs to have a forward tapered side wall. The taper angle is preferably 45 ° to 80 °, and when the line width is about 0.2 μm at the bottom, the thickness of the photoresist film 33 is preferably about 300 nm or more, but is limited by the aspect ratio and the taper angle.

【0025】次に、塗布ガラス膜34(SOG)を塗布
した後、ベークを行う。塗布ガラス膜34の膜厚は、フ
ォトレジスト膜33の膜厚よりも厚い必要があり、例え
ば、フォトレジスト膜33の膜厚が300nmのとき、
塗布ガラス膜34の膜厚は320nm以上にするのがよ
い。ベークは、90℃〜180℃程度の温度で行い、塗
布ガラス膜34中の溶媒を揮発させる。このべーク温度
の上限は、フォトレジスト膜33のガラス転移点温度ま
たはガス放出による質量減少開始温度等により表される
耐熱温度により制限される。
Next, after applying the coated glass film 34 (SOG), baking is performed. The thickness of the coating glass film 34 needs to be larger than the thickness of the photoresist film 33. For example, when the thickness of the photoresist film 33 is 300 nm,
The thickness of the coating glass film 34 is preferably set to 320 nm or more. The baking is performed at a temperature of about 90 ° C. to 180 ° C. to volatilize the solvent in the coated glass film 34. The upper limit of the bake temperature is limited by the heat-resistant temperature represented by the glass transition temperature of the photoresist film 33 or the temperature at which mass loss due to gas release starts.

【0026】次に、ドライエッチング法により塗布ガラ
ス膜34をエッチバックし、フォトレジスト膜33上の
塗布ガラス34を除去する。有機溶媒等に浸すことによ
り、フォトレジスト膜33を溶解させて、フォトレジス
ト膜33を除去する。その結果、図3(c)に示すよう
な塗布ガラス膜33上の逆テーパー形状の開口パターン
を得る。その後、300℃〜600℃程度の温度で塗布
ガラス膜33の焼成を行う。この焼成温度は、後述する
金属膜の成膜時基板温度より高い必要がある。次に、塗
布ガラス膜34をマスクとして、リン酸系のエッチング
液によりウェットエッチして、適当な深さのリセス段差
35を形成する。リセス段差35の深さは、例えば、動
作層32の厚さ200nmに対して、100nm程度と
なる。その後、ショットキー金属膜36、バリア金属膜
37、低抵抗金属膜38を順次被着する。これらの金属
膜の成膜には、蒸着法を用いるかまたは、コリメーター
等により直進性を高めたスパッタ法を用いる。ここで、
塗布ガラス膜34上に堆積した金属膜と、開口パターン
内に堆積した金属膜が接触しないように、金属膜の合計
膜厚が、フォトレジスト膜33の膜厚を越えないように
する必要がある。また、各金属膜は、HF水溶液に対し
て不溶であることが必要であり、例えばショットキー金
属膜36にはMO、W等の金属またはそれらのSi化
物、バリア金属膜37にはPt等、低抵抗金属膜38に
は、Au等を用いるのが良い。
Next, the coated glass film 34 is etched back by a dry etching method, and the coated glass 34 on the photoresist film 33 is removed. The photoresist film 33 is dissolved by immersion in an organic solvent or the like, and the photoresist film 33 is removed. As a result, an inversely tapered opening pattern on the coating glass film 33 as shown in FIG. 3C is obtained. Thereafter, the applied glass film 33 is fired at a temperature of about 300 ° C. to 600 ° C. This firing temperature needs to be higher than the substrate temperature at the time of forming a metal film described later. Next, using the coating glass film 34 as a mask, wet etching is performed with a phosphoric acid-based etchant to form a recess 35 having an appropriate depth. The depth of the recess 35 is, for example, about 100 nm with respect to the thickness of the operation layer 32 of 200 nm. Thereafter, a Schottky metal film 36, a barrier metal film 37, and a low resistance metal film 38 are sequentially deposited. For forming these metal films, a vapor deposition method or a sputtering method in which the straightness is improved by a collimator or the like is used. here,
It is necessary that the total thickness of the metal film does not exceed the thickness of the photoresist film 33 so that the metal film deposited on the coating glass film 34 does not contact the metal film deposited in the opening pattern. . Further, each metal film needs to be insoluble in an HF aqueous solution. For example, a metal such as MO or W or a silicide thereof is used for the Schottky metal film 36, and a Pt or the like is used for the barrier metal film 37. Au or the like is preferably used for the low-resistance metal film 38.

【0027】次に、塗布ガラス膜34を選択的にウェッ
トエッチングして、塗布ガラス膜34上のショットキー
金属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金属膜38をリ
フトオフ除去することにより、図3(c)に示すよう
に、ゲート電極39を得る。
Next, the coated glass film 34 is selectively wet-etched, and the Schottky metal film 36, the barrier metal film 37, and the low-resistance metal film 38 on the coated glass film 34 are removed by lift-off. As shown in (c), a gate electrode 39 is obtained.

【0028】[0028]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0029】実施例1 本発明の第1の夫施例は、図1(a)に示すように、G
aAsの半絶縁性基板上1に工ピタキシャル成長法よた
はイオン注入法により動作層2を形成した上に、ポジ型
のフォトレジスト膜3を塗布し、KrFレーザー等の光
源を用いたUV光により露光し、現像してライン状のレ
ジストパターンを形成する。また、ネガ型のフォトレジ
スト膜3を用いても良くこの場合には、電子線等を用い
る。ここで、レジストパターンの断面形状は、順テーパ
ー状の側壁を持っことが必要である。テーパー角は45
゜〜80゜が良く、線幅は底部でO.2μm程度、フォ
トレジスト膜3の膜厚は300nm程度以上が望ましい
が、アスペクト比とテーパー角により制限される。
Embodiment 1 In a first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
An active layer 2 is formed on a semi-insulating substrate 1 of aAs by an epitaxial growth method or an ion implantation method, a positive photoresist film 3 is applied, and UV light using a light source such as a KrF laser is used. To form a linear resist pattern. Alternatively, a negative photoresist film 3 may be used, in which case an electron beam or the like is used. Here, the cross-sectional shape of the resist pattern needs to have a forward tapered side wall. The taper angle is 45
{80} is good, and the line width is O.D. Desirably, the thickness of the photoresist film 3 is about 300 nm or more, but is limited by the aspect ratio and the taper angle.

【0030】次に、図l(b)に示すように、塗布ガラ
ス膜4(SOG)を塗布した後、ベークを行う。塗布ガ
ラス膜4の膜厚は、例えば、フォトレジスト膜3の膜厚
が300nm程度であるのに対し、280nm程度とす
る。ベークは、オーブン等を用いて90℃〜180℃程
度の温度で行う。
Next, as shown in FIG. 1 (b), after coating the coated glass film 4 (SOG), baking is performed. The thickness of the coating glass film 4 is, for example, about 280 nm while the thickness of the photoresist film 3 is about 300 nm. The baking is performed at a temperature of about 90 ° C. to 180 ° C. using an oven or the like.

【0031】次に、MEK(メチルエチルケトン)等に
浸すことにより、フォトレジスト膜3を溶解させて、フ
ォトレジスト膜3上の塗布ガラス膜4をリフトオフ除去
する。その結果、図1(c)に示すような塗布ガラス膜
4上の逆テーパー形状の開口パターンを得る。その後、
300℃〜600℃程度の温度で焼成を行う。
Next, the photoresist film 3 is dissolved by dipping in MEK (methyl ethyl ketone) or the like, and the coated glass film 4 on the photoresist film 3 is lifted off. As a result, an inversely tapered opening pattern on the coated glass film 4 as shown in FIG. 1C is obtained. afterwards,
The firing is performed at a temperature of about 300 ° C. to 600 ° C.

【0032】次に、図1(d)に示すように、塗布ガラ
ス膜3をマスクとして、リン酸系のエッチング液により
ウェットエッチして、リセス段差5を形成する。リセス
段差5の深さは、例えば、動作層2の厚さ200nmに
対して、100nm程度となる。その後、ショットキー
金属膜6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8を順次被着
する。これらの金属膜の成膜には、蒸着法を用いるかま
たは、コリメーター等により直進性を高めたスパッタ法
を用いる。膜厚は、フォトレジスト膜3上の平坦部にお
いてそれぞれ、例えば、ショットキー金属膜6が100
nm、バリア金属膜7が50nm、低抵抗金属膜8が2
50nm程度である。ここで、レジスト膜3上に堆積し
た金属膜と、開口パターン内に堆積した金属膜が接触し
ないように、金属膜の合計膜厚が、フォトレジスト膜3
の膜厚を越えないようにする必要がある。また、各金属
膜は、HF系の水溶液に対して不溶であることが必要で
あり、例えばショットキー金属膜6にはMO、バリア金
属膜7にはPt、低抵抗金属膜8には、Auを用いる。
Next, as shown in FIG. 1D, a recess step 5 is formed by wet etching with a phosphoric acid-based etchant using the coated glass film 3 as a mask. The depth of the recess step 5 is, for example, about 100 nm with respect to the thickness of the operation layer 2 of 200 nm. Thereafter, a Schottky metal film 6, a barrier metal film 7, and a low resistance metal film 8 are sequentially deposited. For forming these metal films, a vapor deposition method or a sputtering method in which the straightness is improved by a collimator or the like is used. The film thickness of the Schottky metal film 6 is 100
nm, the barrier metal film 7 is 50 nm, and the low resistance metal film 8 is 2 nm.
It is about 50 nm. Here, the total thickness of the metal film is set so that the metal film deposited on the resist film 3 does not contact the metal film deposited in the opening pattern.
It is necessary not to exceed the film thickness. Each metal film must be insoluble in an HF-based aqueous solution. For example, MO is used for the Schottky metal film 6, Pt is used for the barrier metal film 7, and Au is used for the low-resistance metal film 8. Is used.

【0033】次に、HF系の水溶液により塗布ガラス膜
3を溶解させ、塗布ガラス膜4上のショットキー金属膜
6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8を除去することに
より、図1(e)および図2に示すように、ゲート電極
9を得る。
Next, by dissolving the coated glass film 3 with an HF-based aqueous solution and removing the Schottky metal film 6, barrier metal film 7, and low-resistance metal film 8 on the coated glass film 4, FIG. e) and the gate electrode 9 is obtained as shown in FIG.

【0034】本実施例では、以上のゲート電極形成工程
の後に、オーミック電極の合金化等の高温プロセスを行
うことが可能である。
In this embodiment, a high-temperature process such as alloying of an ohmic electrode can be performed after the above gate electrode forming step.

【0035】実施例2 本発明の第2の実施例は、図3(a)に示すように、G
aAsの半絶縁性基板上31にエピタキシャル成長法ま
たはイオン注入法により動作層32を形成した上に、ポ
ジ型のフォトレジスト膜33を塗布し、KrFレーザー
等の光源を用いたUV光により露光し、現像してライン
状のレジストパターンを形成する。また、ネガ型のフォ
トレジスト膜33を用いても良くこの場合には、電子線
等を用いる。ここで、レジストパターンの断面形状は、
順テーパー状の側壁を持っことが必要である。テーパ口
角は45゜〜80゜が良く線幅は底部で0.2μm程
度、フォトレジスト膜33の膜厚は300nm程度以上
が望ましいが、アスペクト比とテーパー角により制限さ
れる。
Embodiment 2 In a second embodiment of the present invention, as shown in FIG.
An active layer 32 is formed on the semi-insulating substrate 31 of aAs by an epitaxial growth method or an ion implantation method, and then a positive photoresist film 33 is applied, and is exposed by UV light using a light source such as a KrF laser, Develop to form a linear resist pattern. Alternatively, a negative photoresist film 33 may be used, in which case an electron beam or the like is used. Here, the cross-sectional shape of the resist pattern is
It is necessary to have a forward tapered side wall. The taper opening angle is preferably 45 ° to 80 °, the line width at the bottom is about 0.2 μm, and the thickness of the photoresist film 33 is preferably about 300 nm or more, but is limited by the aspect ratio and the taper angle.

【0036】次に、図3(b)に示すように、塗布ガラ
ス膜34(SOG)を塗布した後、ベークを行う。塗布
ガラス膜34の膜厚は、例えば、フォトレジスト膜33
の膜厚が300nm程度であるのに対し、320nm程
度とする。ベークは、オーブン等を用いて90℃〜18
0℃程度の温度で行う。
Next, as shown in FIG. 3 (b), after applying a coating glass film 34 (SOG), baking is performed. The thickness of the coating glass film 34 is, for example, the photoresist film 33.
Is about 320 nm, whereas the film thickness is about 300 nm. Baking is performed at 90 ° C. to 18 using an oven or the like.
This is performed at a temperature of about 0 ° C.

【0037】次に、ドライエッチング法により塗布ガラ
ス膜34をエッチバックし、フォトレジスト膜33上の
塗布ガラス34を除去する。そして、MEK(メチルエ
チルケトン)等に浸すことにより、フォトレジスト膜3
3を溶解させて、フォトレジスト膜33を除去する。そ
の結果、図3(c)に示すような塗布ガラス膜34上の
逆テーパー形状の開口パターンを得る。その後、300
℃〜600℃程度の温度で焼成を行う。
Next, the applied glass film 34 is etched back by a dry etching method, and the applied glass 34 on the photoresist film 33 is removed. Then, the photoresist film 3 is immersed in MEK (methyl ethyl ketone) or the like.
3 is dissolved, and the photoresist film 33 is removed. As a result, an inversely tapered opening pattern on the coating glass film 34 as shown in FIG. 3C is obtained. Then 300
The sintering is performed at a temperature of about 600C to about 600C.

【0038】次に、図3(d)に示すように、塗布ガラ
ス膜34をマスクとして、リン酸系のエッチング液によ
りウェットエッチして、リセス段差35を形成する。リ
セス段差35の深さは、例えば、動作層32の厚さ20
0nmに対して、100nm程度となる。その後、ショ
ットキー金属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金属膜
38を順次被着する。これらの金属膜の成膜には、蒸着
法を用いるかまたは、コリメーター等により直進性を高
めたスパッタ法を用いる。膜厚は、塗布ガラス膜34上
の平坦部においてそれぞれ、例えば、シヨットキー金属
膜36が100nm、バリア金属膜37が50nm、低
抵抗金属膜38が250nm程度である。ここで、レジ
スト膜33上に堆積した金属膜と、開口パターン内に堆
積した金属膜が接触しないように、金属膜の合計膜厚
が、塗布ガラス膜34の膜厚を越えないようにする必要
がある。また、各金属膜は、HF系の水溶液に対して不
溶であることが必要であり、例えばショットキー金属膜
36にはMO、バリア金属膜37にはPt、低抵抗金属
膜38には、Auを用いる。
Next, as shown in FIG. 3D, a recess 35 is formed by wet etching with a phosphoric acid-based etchant using the coating glass film 34 as a mask. The depth of the recess 35 is, for example, the thickness 20 of the operation layer 32.
It is about 100 nm with respect to 0 nm. Thereafter, a Schottky metal film 36, a barrier metal film 37, and a low resistance metal film 38 are sequentially deposited. For forming these metal films, a vapor deposition method or a sputtering method in which the straightness is improved by a collimator or the like is used. The film thickness is, for example, about 100 nm for the Schottky metal film 36, about 50 nm for the barrier metal film 37, and about 250 nm for the low-resistance metal film 38 in the flat portions on the coating glass film 34, respectively. Here, it is necessary that the total thickness of the metal film does not exceed the thickness of the coating glass film 34 so that the metal film deposited on the resist film 33 does not contact the metal film deposited in the opening pattern. There is. Further, each metal film needs to be insoluble in an HF-based aqueous solution. For example, MO is used for the Schottky metal film 36, Pt is used for the barrier metal film 37, and Au is used for the low-resistance metal film 38. Is used.

【0039】次に、HF系の水溶液により塗布ガラス膜
34を溶解させ、塗布ガラス膜34上のショットキー金
属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金属膜38を除去
することにより、図3(e)および図4に示す上うに、
ゲート電極39を得る。
Next, the coated glass film 34 is dissolved by an HF-based aqueous solution, and the Schottky metal film 36, the barrier metal film 37, and the low resistance metal film 38 on the coated glass film 34 are removed. e) and as shown in FIG.
A gate electrode 39 is obtained.

【0040】本実施例では、以上のゲート電極形成工程
の後に、オーミック電極の合金化等の高温プロセスを行
うことが可能である。
In this embodiment, a high-temperature process such as alloying of an ohmic electrode can be performed after the above gate electrode forming step.

【0041】[0041]

【発明の効果】第lの効果は、FETショットキー特性
が向上することである。その理由は、ゲート金属を成膜
する工程の下地が塗布ガラス膜であるため、樹脂の熱分
解や溶媒の揮発に起囚する有機ガスが生じず、ショット
キー界面が汚染されないためである。
The first effect is that the FET Schottky characteristics are improved. The reason is that since the base of the step of forming the gate metal is a coated glass film, no organic gas is generated due to thermal decomposition of the resin or volatilization of the solvent, and the Schottky interface is not contaminated.

【0042】第2の効果は、FETの信頼性の向上であ
る。その理由は、高耐熱性のショットキー金属膜を用い
ることができるため、高温条件下等における長期安定性
が向上するからである。また、2っ目の理由は、熱によ
る塗布ガラス膜の変形が生じないため(図1においてL
S0G1=LS0G2)、ゲートショットキー金属膜、バリア金
属膜、低抵抗金属膜を積層する構造を用いても、低抵抗
金属膜が直接GaAs基板に付着してショットキー界面
を汚染されることが無いからである。
The second effect is an improvement in the reliability of the FET. The reason is that, since a Schottky metal film having high heat resistance can be used, long-term stability under high-temperature conditions and the like is improved. The second reason is that the applied glass film is not deformed by heat (L in FIG. 1).
S0G1 = L S0G2 ), even when a structure in which a gate Schottky metal film, a barrier metal film, and a low-resistance metal film are stacked is used, the low-resistance metal film may directly adhere to the GaAs substrate and contaminate the Schottky interface. Because there is no.

【0043】第3の効果は、生産性の向上である。高耐
熱性のゲート金属膜を用いることが可能となるため、従
来のゲート電極形成後に高温となる工程を使用できない
という制限が無くなるからである。
The third effect is an improvement in productivity. This is because a gate metal film having high heat resistance can be used, so that there is no limitation that a step of increasing the temperature after forming a conventional gate electrode cannot be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(e)本発明の第1の実施例の主要工
程断面図
FIGS. 1A to 1E are cross-sectional views of main steps of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の平面図FIG. 2 is a plan view of the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(e)本発明の第2の実施例の主要工
程断面図
3 (a) to 3 (e) are cross-sectional views showing main steps of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例の平面図FIG. 4 is a plan view of a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(c)従来例の主要工程断面図FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views of main processes of a conventional example.

【図6】従来例の平面図FIG. 6 is a plan view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性基板 2 動作層 3 フォトレジスト膜 4 塗布ガラス膜 5 リセス段差 6 ショットキー金属膜 7 バリア金属膜 8 低抵抗金属膜 9 ゲート電極 31 半絶縁性基板 32 動作層 33 フォトレジスト膜 34 塗布ガラス膜 35 リセス段差 36 ショットキー金属膜 37 バリア金属膜 38 低抵抗金属膜 39 ゲート電極 51 半絶縁性基板 52 動作層 53 フォトレジスト膜 54 シヨットキー金属膜 55 リセス段差 56 ゲート電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 semi-insulating substrate 2 working layer 3 photoresist film 4 coated glass film 5 recess step 6 Schottky metal film 7 barrier metal film 8 low resistance metal film 9 gate electrode 31 semi-insulating substrate 32 working layer 33 photoresist film 34 coating Glass film 35 Recess step 36 Schottky metal film 37 Barrier metal film 38 Low resistance metal film 39 Gate electrode 51 Semi-insulating substrate 52 Operating layer 53 Photoresist film 54 Schottky metal film 55 Recess step 56 Gate electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、(1)
半絶縁性基板上に動作層を形成する工程と、(2)フォ
トレジストによりパターンを形成する工程と、(3)塗
布ガラスを前記フォトレジストパターンより薄い膜厚で
塗布し、ベークする工程と、(4)リフトオフにより前
記フォトレジストを除去して逆テーパー状の開口パター
ンを得る工程と、(5)塗布ガラスを焼成する工程と、
(6)複数層の金属膜を成膜する工程と、(7)リフト
オフにより前記塗布ガラス膜および塗布ガラス膜上の全
属膜を除去する工程、とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
A step of forming an operation layer on a semi-insulating substrate, (2) a step of forming a pattern by using a photoresist, and (3) a step of applying a coating glass having a thickness smaller than that of the photoresist pattern and baking; (4) a step of removing the photoresist by lift-off to obtain a reverse tapered opening pattern; and (5) a step of firing the coated glass.
(6) a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a plurality of metal films; and (7) a step of removing the coated glass film and all the films on the coated glass film by lift-off. Method.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、(3)塗布ガラスを前記フォトレジストパター
ンより薄い膜厚で塗布し、ベークする工程の後に、さら
に、(3’)前記塗布ガラスをエッチングする工程を追
加し、工程(4)以降を同様に行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: (3) applying the applied glass with a thickness smaller than that of the photoresist pattern and baking; A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by adding a step of etching a semiconductor device, and performing the steps (4) and subsequent steps similarly.
【請求項3】 半導体装置が電解効果トランジスタであ
る請求項1または23記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is a field effect transistor.
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